Mô hình giải tích đáp ứng khí động học của kết cấu mảnh theo phương tác động của gió

Bài viết giới thiệu một mô hình giải tích mở rộng để tính toán đáp ứng chuyển vị của kết cấu mảnh thẳng đứng theo phương tác động của gió, trong đó có xét đến các tác động của các thành phần khác nhau của dòng rối khí quyển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình giải tích đáp ứng khí động học của kết cấu mảnh theo phương tác động của gió Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Mô hình giải tích đáp ứng khí động học của kết cấu mảnh theo phương tác động của gió Nguyễn Đình Kha1, Nguyễn Huy Cung2* 1 Khoa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 2 Khoa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh Ngày nhận bài 10/3/2020; ngày chuyển phản biện 12/3/2020; ngày nhận phản biện 20/4/2020; ngày chấp nhận đăng 8/5/2020 Tóm tắt: Các kết cấu thẳng đứng như cột ăng-ten, nhà cao tầng và tháp trụ thường rất nhạy cảm với tác động của gió, gây ra chuyển vị lớn do dao động. Do bản chất phức tạp của gió, việc đưa ra mô hình giải tích phù hợp để phân tích, đánh giá chính xác các đáp ứng khí động lực học của kết cấu mảnh là rất khó khăn. Những tiêu chuẩn hiện hành cung cấp nhiều mô hình khác nhau để tính toán các đáp ứng của kết cấu do tác động của gió nhưng bị giới hạn ở các giả thiết cơ bản. Bài báo này giới thiệu một mô hình giải tích mở rộng để tính toán đáp ứng chuyển vị của kết cấu mảnh thẳng đứng theo phương tác động của gió, trong đó có xét đến các tác động của các thành phần khác nhau của dòng rối khí quyển. Ví dụ số cho kết cấu thực tế sẽ minh họa cho phần lý thuyết và chỉ ra những hạn chế trong các cách tính toán phổ biến. Từ khóa: dao động, dòng rối, kết cấu mảnh, khí động lực học, phương gió tác động. Chỉ số phân loại: 2.1 Đặt vấn đề Nhiều mô hình sau này đã được đề xuất để cải tiến những nghiên cứu của Davenport. Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn chưa hoàn Các kết cấu mảnh thẳng đứng với nhiều đặc điểm và chức năng thiện. khác nhau đã và đang được xây dựng ở khắp nơi trên thế giới, tạo thành một phần của di sản văn hóa và kiến trúc nhân loại. Tầm Các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành sử dụng nhiều mô hình khác quan trọng của các kết cấu này đã đặt ra vấn đề về sự an toàn và nhau để tính toán các đáp ứng của kết cấu do gió theo phương tác bảo trì của nó. Do yêu cầu kiến trúc, công năng sử dụng và những động [4, 5]. Trong đó, thành phần dòng rối vuông góc với phương tiến bộ trong khoa học vật liệu, các kết cấu ngày càng cao, càng tác động thường bị bỏ qua [6, 7]. Điều này giúp cho các kỹ sư thiết thanh mảnh. Rất nhiều những nghiên cứu về dao động và đáp ứng kế có được những công thức đơn giản hơn trong việc tính toán ứng động của kết cấu mảnh thẳng đứng do tác động của gió đã được xử của kết cấu do gió. Tuy nhiên, nó có thể dẫn tới kết quả thiếu thực hiện trên cơ sở kế thừa các kết quả nghiên cứu của ngành khí chính xác vì các thành phần của dòng rối đều có thể tác động đến động lực học trong lĩnh vực hàng không, là những chủ đề chính chuyển vị theo phương tác động. của những nghiên cứu được phát triển trong lĩnh vực kỹ thuật gió Xuất phát từ những nhận xét ở trên, nghiên cứu này nhằm hơn 60 năm qua. Nhiều phương pháp được thiết lập để tính toán mục tiêu giải quyết những hạn chế của các nghiên cứu trước về đáp ứng của kết cấu mảnh chịu tác động của gió, bao gồm: công việc tính toán chuyển vị theo phương gió (along-wind) của kết thức toán học, phương pháp giải tích, phương pháp số, thí nghiệm cấu mảnh thẳng đứng. Bên cạnh đó, bài báo sẽ mở rộng các mô bằng hầm gió cũng như thí nghiệm toàn diện…[1]. Ưu điểm của hình lý thuyết trước đây thông qua việc xét các thành phần dòng ngành kỹ thuật gió là việc sử dụng chung nhiều phương pháp để khí rối thường bị bỏ qua trong các nghiên cứu và các tiêu chuẩn cho ra được một kết quả hội tụ chính xác. Các thí nghiệm này đóng thiết kế chống gió. Lý thuyết phân tích phổ đáp ứng chuyển vị sẽ vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng và hoàn chỉnh lý thuyết được áp dụng để xây dựng các công thức tính đáp ứng chuyển vị tính toán dựa trên các mô hình và nhiều giả thiết đơn giản hóa, của kết cấu. Phương pháp số sẽ được dùng trong việc tính toán, áp cung cấp các lời giải thực tế, cũng như góp phần tiên lượng những dụng lý thuyết cho kết cấu cụ thể. Lý thuyết đề xuất được minh vấn đề mới có thể phát sinh trước thi công. họa bằng ví dụ số cho một công trình thực tế và chỉ ra những hạn chế của các mô mình đang được sử dụng. Xét trong bối cảnh Việt Việc nghiên cứu về đáp ứng của gió theo phương tác động Nam, việc nghiên cứu này cần thiết vì ngày càng có nhiều nhà cao (along-wind), đặc biệt là những kết cấu thẳng đứng (ví dụ như toà tầng được xây dựng và các kết cấu mảnh như cột ăng-ten, cột điện, tháp, nhà chọc trời, cột điện, cột ăng-ten…) đã được bắt đầu tiến tháp truyền hình… rất phổ biến. Những kết cấu này rất nhạy cảm hành từ thập niên 1960 nhờ sự đóng góp tiên phong của Davenport với gió và có biên độ dao động lớn. Do đó, việc tính toán thiết kế [2, 3]. Với các nghiên cứu này, các tác giả đã tính các dạng dao chống gió cho các kết cấu như vậy cần được chính xác hơn để đảm động cơ bản và chuyển vị trung bình theo phương tác động của gió. bảo an toàn cho kết cấu. * Tác giả liên hệ: nguyenhuycung@iuh.edu.vn 62(8) 8.2020 25 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ gió theo phương x gây ra bởi dòng rối; V là c ...